摘 要

碳化硅泡沫陶瓷广泛应用于热交换材料，布气材料，汽车尾气装置，净化冶金工业过滤熔融态金属，热能回收，轻工喷涂行业，工业污水处理,隔热隔音材料，尤其是在熔融金属过滤方面。它具有气孔率高、比表面积大、抗热震、耐高温、耐化学腐蚀及良好的机械强度和过滤吸附性能。利用有机泡沫浸渍法制备的碳化硅泡沫陶瓷有着其他材料难以比拟的优势，成为熔融金属过滤器的研究热点。

本课题对碳化硅泡沫陶瓷的物相组成和力学性能进行了深入的分析。利用有机泡沫浸渍法制备出具有良好机械性能及力学性能的泡沫陶瓷，同时探索一种工艺简单、成本低廉的工艺方法。实验以有机泡沫体为前驱体，制备碳化硅泡沫陶瓷，经干燥与烧结，得到样品，利用SEM、XRD等表征手法测试样品的各项性能，得出不同因素对碳化硅泡沫陶瓷的性能的影响。

本实验得出以下结论：

（1）固相含量为60.2%左右挂浆量最多，且浆料的流动性与触变性均优良，能均匀涂覆在有机泡沫体上。

（2）最佳烧结温度在1450℃左右。

（3）随着 AlO含量的增加，样品的常温抗压强度、断裂韧度也随着增加。

（4）随着高岭土含量的增加，泡沫陶瓷的常温抗压强度、断裂韧度也在增加。泡沫陶瓷的强度随高岭土含量的增加而增加。

关键词：碳化硅泡沫陶瓷;

Abstract

SiC foam ceramics are widely used in heat exchange materials, cloth materials, automobile exhaust purification device, filtering molten metal metallurgy, heat recovery, light industry, paint industry, industrial wastewater treatment, heat insulation materials, especially in molten metal filtration. It has high porosity, large specific surface area, thermal shock resistance, high temperature resistance, chemical resistance, good mechanical strength and filtration and adsorption properties. The SiC foam ceramic prepared by the organic foam impregnation method has the advantage of other materials, and becomes the research focus of the molten metal filter.

The phase composition and mechanical properties of silicon carbide foam ceramics were analyzed in this paper.Foam ceramics with good mechanical properties and mechanical properties were prepared by means of the organic foam impregnation method. At the same time, a simple and inexpensive method was also explored.The experiment with organic foam precursor prepared SiC ceramic foam, after drying and sintering to obtain samples, using SEM, XRD technique test samples of the performance that the influence of different factors of SiC ceramic foam performance.

The following conclusions are drawn in this study:

（1）The solid content of 60.2% slurry on the maximum amount, liquidity and thixotropy and slurry are excellent, can be evenly coated on the organic foam.

（2）The best sintering temperature is about 1450 degrees.

（3）with the increase of AlO content, the compressive strength and fracture toughness of samples at normal temperature also increase.

（4）With the increase of kaolin content, the compressive strength and fracture toughness increase. The strength of foam ceramics increases with the increase of the content of kaolin.

Keywords: Silicon carbide foamed ceramics;

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.1.1 泡沫陶瓷 1

1.1.2 泡沫陶瓷的应用 2

1.2 泡沫陶瓷制备工艺 3

1.2.1 有机泡沫浸渍法 3

1.2.2 溶胶-凝胶固化法 6

1.2.3添加造孔剂工艺 6

1.2.4冷冻干燥工艺 6

1.2.5 挤出成型工艺 7

1.2.6凝胶注模工艺 8

1.2.7自蔓延高温合成工艺 9

1.3 熔融金属过滤用泡沫陶瓷（CFF）的研究进展 9

1.3.1 熔融金属过滤用泡沫陶瓷的功能特性 9

1.3.2 熔融金属过滤用泡沫陶瓷过滤器 10

1.4 课题主要研究内容 11

1.4.1 研究目的 11

1.4.2 研究内容 12

第二章 实验方案和过程 12

2.1 实验用主要药品 12

2.2 实验设备 13

2.3 测量仪器及表征手法 14

2.4 有机泡沫浸渍法制备SiC泡沫陶瓷 14

第三章 实验数据分析 18

3.1 样品XRD及物相分析 18

3.2 样品SEM显微结构分析 21

3.3 样品断裂、抗震强度分析 24

3.4 实验结论 25

参考文献 25

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

自1978年美国发明了利用氧化铝、高岭土等陶瓷料浆成功研制出泡沫陶瓷，用于铝合金铸造过滤之后，英、日、德、瑞士等国家竞相开展了研究，生产工艺日益先进，技术装备越来越向机械化、自动化发展，已研制出多种材质，适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器，如A12O3、ZrO2、SiC、氮化硅、硼化物等高温泡沫陶瓷，有的还加入了一定的矿物，如莫来石、堇青石、粉煤灰、煤矸石等，产品已系列化、标准化，形成了一个新兴产业。碳化硅泡沫陶瓷是其重要的研究方向，由于它具有气孔率高、比表面积大、抗热震、耐高温、耐化学腐蚀及良好的机械强度和过滤吸附性能，可广泛应用于热交换材料，布气材料，汽车尾气装置，净化冶金工业过滤熔融态金属，热能回收，轻工喷涂行业，工业污水处理,隔热隔音材料，用作化学催化剂载体，电解隔膜及分离分散元件等。我国二十世纪八十年代才开始进行多孔陶瓷材料的研究工作，泡沫陶瓷的研究更是到了80年代才开始。近20多年来已先后有十几家科研机构和厂家进行了泡沫陶瓷制品的探索研究并取得了一定的成绩。1985年哈尔滨工业大学叶茂荣等人成功地研究出了用于铸铁、不锈钢过滤的泡沫陶瓷过滤器，填补了我国空白。目前世界上生产泡沫陶瓷规模最大的厂家美国的Astro和Selee公司，采用浸渍辊压成型机成型，胚体用微波干燥，高温辊道窑采用计算机监控连续烧成，检测及封装也均机械化，整个生产工艺达到了很高的技术水平。总的来说，我国与外国在泡沫陶瓷研究进展及工艺制造方面存在较大的差距。

1.1.1泡沫陶瓷

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